Устройства и способы для фильтрации помех, обусловленных работой бурового насоса, при гидроимпульсной телеметрии

Устройства и способы для фильтрации помех, обусловленных работой бурового насоса, при гидроимпульсной телеметрии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0001] В сфере разведки и добычи нефти и газа для считывания данных, полученных с помощью акустических преобразователей в скважине, обычно используют датчики давления на поверхности. Данные передаются по стволу скважины через буровой раствор, обычно в виде коротких импульсов, в виде сигнала двоичного кода. Одним из наиболее серьезных источников помех при гидроимпульсной телеметрии является возмущение, образуемое во время работы насосов, перекачивающих буровой раствор. Было предпринято множество попыток для снижения или устранения помех, вызванных работой бурового насоса. Например, некоторые подходы включают использование двух или более датчиков, с известным временем задержки между ними. Другие подходы включают алгоритмы усреднения в сочетании с использованием датчиков хода насоса для идентификации характеристики помех, обусловленных работой бурового насоса. Некоторые из этих способов основаны на допущениях, таких, что форма помех, обусловленных работой бурового насоса, для разных датчиков является одинаковой или подобной. В других способах выходные сигналы двух датчиков используют для расчета передаточной функции между датчиками и, на основании этого, принятого сигнала. Однако использование данных подходов затруднено из-за небольшой разницы, обычно возникающей между сигналами двух или более датчиков по сравнению с амплитудой помех, обусловленных работой бурового насоса, даже в случае, когда они расположены на значительном расстоянии друг от друга.

[0002] Во многих случаях для сбора исходных данных и разработки сложных математических моделей, необходимых для подавления помех, требуется остановить работу бурового насоса и бурение. Некоторые используемые математические модели включают подавление гармоник помех, обусловленных работой бурового насоса, используя быстрое преобразование Фурье (БПФ) для формирования опорного сигнала, представляющего циклы насоса. Более сложные вычисления для поиска внутриполосных гармоник и формирования опорного сигнала включают интерполяцию внеполосных частотных составляющих помех, обусловленных работой бурового насоса. В некоторых подходах для формирования всеполюсной модели помех, обусловленных работой бурового насоса, используют линейное прогнозирование, в котором для оценки помех, обусловленных работой бурового насоса, используют запаздывающий вариант принятого сигнала. В дальнейших подходах для точного расчета передаточной функции между установленными датчиками через систему передают известную последовательность импульсов, по меньшей мере дважды (в обоих направлениях).

[0003] В большинстве систем в качестве гасителей пульсаций насоса используют большие «акустические» конденсаторы. Данные устройства функционируют как большие баллоны, выполненные из упругого материала, расширяемые под действием бурового раствора, тем самым, акустически изолируя датчик давления от шума насосов. Тем не менее, в случае, когда акустический преобразователь расположен глубоко в стволе скважины, «акустические» конденсаторы не могут обеспечить требуемый уровень затухания помех. В целом, при моделировании помех, обусловленных работой бурового насоса, при существующем уровне техники не учитывают передачу данных от источников шума, таких как буровое долото в стволе скважины. Кроме того, с точки зрения измерительной аппаратуры, вышеописанные способы являются трудоемкими и дорогостоящими, поскольку в них используется множество акустических преобразователей и чувствительное детекторное оборудование.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0004] Нижеследующие графические материалы приводятся для иллюстрации некоторых аспектов данного изобретения и их не следует рассматривать в качестве ограничивающих вариантов реализации. В отношении описываемого объекта изобретения может быть предложено множество модификаций, изменений, комбинаций и эквивалентов по форме и функционированию без отступления от объема данного изобретения.

[0005] На Фиг. 1 проиллюстрирована буровая система, содержащая датчик давления, выполненная с возможностью фильтрации помех, обусловленных работой бурового насоса, при гидроимпульсной телеметрии, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.

[0006] На Фиг. 2 проиллюстрирован сигнал давления и сигнал датчика хода насоса в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.

[0007] На Фиг. 3 проиллюстрирована функциональная схема фильтра помех, обусловленных работой бурового насоса, выполненного с возможностью устранения помех, обусловленных работой бурового насоса, при гидроимпульсной телеметрии в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.

[0008] На Фиг. 4 проиллюстрирован сигнал датчика хода насоса и входной сигнал адаптивного фильтра в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.

[0009] На Фиг. 5 проиллюстрирована функциональная схема каскадно включенных фильтров помех, обусловленных работой бурового насоса, выполненных с возможностью устранения помех, обусловленных работой бурового насоса, при гидроимпульсной телеметрии в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.

[0010] На Фиг. 6 проиллюстрирована компьютерная система, выполненная с возможностью фильтрации помех, обусловленных работой бурового насоса, при гидроимпульсной телеметрии в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.

[0011] На Фиг. 7 проиллюстрирована блок-схема, включающая этапы способа фильтрации помех, обусловленных работой бурового насоса, при гидроимпульсной телеметрии в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.

[0012] На Фиг. 8 проиллюстрирована блок-схема, включающая этапы способа фильтрации помех, обусловленных работой бурового насоса, при гидроимпульсной телеметрии в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0013] Данное изобретение относится к способам и устройствам для систем телеметрии, используемым при разведке и добыче нефти и газа, а более конкретно, к способам и устройствам для фильтрации помех, обусловленных работой бурового насоса, при телеметрии с использованием модуляции гидроимпульсов. В соответствии с данным изобретением в вариантах реализации осуществляют фильтрацию помех, обусловленных работой бурового насоса, принимаемых от одного датчика. Более того, описанные в данной заявке варианты реализации изобретения позволяют избежать передачи специальных последовательностей данных для фильтрации помех, обусловленных работой бурового насоса, тем самым уменьшая время ожидания системы обработки данных. Кроме того, описанные в данной заявке варианты реализации изобретения позволяют избежать необходимости остановки насоса или использования сигнала для измерения передаточных функций и других сложных математических формул, используемых в сложных схемах фильтрации.

[0014] Таким образом, в соответствии с данным изобретением в вариантах реализации для генерации эталонных помех для адаптивных фильтров используют сигнал от датчиков хода насоса, как описано в данной заявке. Некоторые варианты реализации содержат модуль препроцессора, выполненный с возможностью обнаружения передних фронтов выходного сигнала датчика хода насоса. Это помогает восстановить большинство из гармоник помех, обусловленных работой бурового насоса. В соответствии с данным изобретением в вариантах реализации используют и отслеживают в реальном масштабе времени изменение частоты работы насоса. В некоторых вариантах реализации адаптивный фильтр является фильтром, реализованным на основе алгоритмов аффинных проекций. Адаптивные фильтры на основе алгоритмов аффинных проекций, как правило, имеют большую скорость сходимости и меньший остаточный шум, по сравнению с фильтрами, реализованными на основе метода наименьших квадратов (МНК), а также являются более стабильным, по сравнению с фильтрами, реализованными на основе рекурсивного метода наименьших квадратов (РМНК).

[0015] В соответствии с данным изобретением варианты реализации включают адаптивный фильтр для удаления помех, обусловленных работой бурового насоса, из сигнала, генерируемого акустическим преобразователем, входящим в состав системы гидроимпульсной телеметрии (ГИТ). В некоторых вариантах реализации системы ГИТ в буровой системе в качестве среды для передачи информации от компоновки низа бурильной колонны (КНБК) на поверхность используют поток бурового раствора. Буровой раствор нагнетается посредством одного или более насосов высокого давления через бурильную колонну и возвращается на поверхность через пространство между бурильной трубой и обсадной трубой скважины. Для передачи импульсов с помощью бурового раствора используют акустический преобразователь в КНБК. Данные импульсы добавляют к сигналу помехи, формируемые буровым насосом, и принимают с помощью датчика давления на поверхности. В некоторых вариантах реализации изобретения работа насоса является периодической, таким образом, помехи, обусловленные работой бурового насоса, являются периодическим колебательным сигналом (например, синусоидальным колебанием). Акустический преобразователь может быть расположен на значительном удалении от датчика давления, обычно на расстоянии в диапазоне от нескольких сотен метров (нескольких тысяч футов) и до 9144 метров (тридцати тысяч футов). С другой стороны, насосы располагают намного ближе к датчику давления. Соответственно, акустический преобразователь сигнала может быть расположен значительно ниже источника помех, обусловленных работой бурового насоса. Это может привести к слишком низкому значению отношения сигнал/шум (ОСШ) и будет препятствовать обнаружению сигнала от акустического преобразователя. Кроме того, во многих случаях в буровой системе используют несколько насосов, каждый из которых работает на незначительно отличающихся частотах, тем самым формируя комбинированный сигнал помехи, который может содержать множество частотных составляющих. Кроме того, сигналы помехи от нескольких насосов могут иметь некогерентные фазы относительно друг друга, делая процесс их фильтрации более затруднительным.

[0016] Представлены системы и способы для фильтрации помех, обусловленных работой бурового насоса, при гидроимпульсной телеметрии. В одном варианте реализации изобретения способ включает: прием выходного сигнала датчика хода насоса, выбор коэффициента адаптации в модуле адаптивного фильтра и корректировку коэффициента адаптации, когда модуль адаптивного фильтра достигает сходимости. Способ может дополнительно включать: прием входного сигнала датчика, подачу выходного отфильтрованного сигнала и, основываясь на выходном сигнале, изменение конфигурации бурового инструмента.

[0017] В соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения устройство содержит схему памяти, выполненную с возможностью хранения команд, и схему процессора, выполненную с возможностью выполнения команд. При выполнении команд схемой процессора это вызывает выполнение устройством: прием выходного сигнала датчика хода насоса, выбор коэффициента адаптации в модуле адаптивного фильтра, корректировку коэффициента адаптации, когда модуль адаптивного фильтра достигает сходимости, и прием входного сигнала датчика. Также в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения устройство выполнено с возможностью подачи на выход отфильтрованного сигнала и изменения конфигурации бурового инструмента, основываясь на выходном отфильтрованном сигнале.

[0018] Способ в соответствии с описанными в данной заявке вариантами реализации может включать: прием сигнала датчика хода насоса, увеличение ширины спектра сигнала датчика хода насоса для формирования входного сигнала адаптивного фильтра и применение адаптивного фильтра ко входному сигналу адаптивного фильтра. Некоторые варианты реализации дополнительно включают: настройку адаптивного фильтра для уменьшения ошибки, прием входного сигнала датчика давления, фильтрацию помех, обусловленных работой бурового насоса, из принятого входного сигнала датчика давления и, основываясь на отфильтрованном сигнале давления, настройку конфигурации бурения.

[0019] На Фиг. 1 проиллюстрирована буровая система 100, в которой используют датчик давления 101, выполненный с возможностью подавления отражений импульсов в схеме телеметрии с импульсной модуляцией в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. Буровая система 100 может быть распространенной в нефтяной и газовой промышленности системой каротажа в процессе бурения (КПБ). Насос 105 направляет поток бурового раствора 125 вниз по стволу скважины 120, пробуренному буровым инструментом 130. Посредством бурильной колонны 133 буровой инструмент 130 соединен с оборудованием на поверхности, таким как насос 105 и датчик давления 101. Инструменты поддерживаются посредством буровой установки 150. Контроллер 110 соединен с датчиком давления 101, насосом 105 и через ствол скважины 120 с акустическим преобразователем 102. Контроллер 110 может содержать компьютерную систему, выполненную с возможностью приема данных и передачи команд датчику давления 101, акустическому преобразователю 102 и насосу 105.

[0020] Установленный возле бурового инструмента 130 акустический преобразователь 102 выполнен с возможностью передачи сообщений, содержащих информацию, относящуюся к процессу бурения, на поверхность. Сообщения, формируемые акустическим преобразователем 102, могут быть закодированными цифровыми последовательностями акустических импульсов, передаваемыми посредством потока бурового раствора 125 и считываемыми датчиком импульсов 101. Соответственно, для передачи сообщений между акустическим преобразователем 102 и датчиком давления 101 может использоваться множество видов модуляции цифрового сигнала, таких как фазово-импульсная модуляция (ФИМ) и широтно-импульсная модуляция (ШИМ). В ответ на сообщения, передаваемые между датчиком давления 101 и акустическим преобразователем 102, контроллер 110 может корректировать конфигурацию бурения в буровой системе 100. Например, основываясь на сообщениях, принятых от акустического преобразователя 102, с помощью контроллера 110 скорость бурения может быть увеличена, уменьшена или процесс бурения может быть остановлен. Кроме того, в некоторых вариантах реализации контроллер 110 выполнен с возможностью инициирования отклонения бурового инструмента 130 в другом направлении бурения. Например, в некоторых вариантах реализации буровой инструмент 130 может быть отклонен из вертикальной конфигурации бурения (как проиллюстрировано на Фиг. 1) в горизонтальную или почти горизонтальную конфигурацию бурения. В некоторых вариантах реализации корректировка конфигурации бурения может включать регулирование потока бурового раствора 125. Например, поток бурового раствора 125 может быть увеличен или уменьшен, или может быть увеличено или уменьшено давление, создаваемое насосом 105. Кроме того, в некоторых вариантах реализации корректировка конфигурации бурения может включать добавление в поток бурового раствора 125 химических веществ и других добавок, или удаление примесей из потока бурового раствора 125.

[0021] Датчик хода насоса 107, выполнен с возможностью установки на насос 105 и передачи сигнала, связанного с вращением оси насоса. В некоторых вариантах реализации датчик хода насоса 107 содержит датчик, функционирующий как контактный выключатель, контакты которого замыкаются в течение каждого поворота оси насоса на определенный угол.

[0022] На Фиг. 2 проиллюстрирован сигнал давления 201 и сигнал датчика хода насоса 202 в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. На Фиг. 2 осью абсцисс представлено время (в условных единицах), а осью ординат представлена амплитуда сигнала (в условных единицах). Сигнал давления 201 контролируется посредством датчика давления 101 (см. Фиг. 1). В случае, когда скорость вращения насоса 105 уменьшается, общее давление потока бурового раствора 125 падает и поднимается снова, когда скорость вращения насоса 105 достигает исходного значения. В вариантах реализации данного изобретения представлен фильтр помех, обусловленных работой бурового насоса, для приема сигнала от акустического преобразователя 102, устойчивого к перепадам давления, как проиллюстрировано с помощью сигнала давления 201. При работе насоса 105 с постоянной скоростью сигнал датчика хода насоса 202 является прямоугольным импульсом с постоянным периодом и заданной скважностью. При изменении скорости вращения насоса 105, когда давление падает, частота импульсов в сигнале датчика хода насоса 202 меняется, как проиллюстрировано на Фиг. 2. В некоторых вариантах реализации при изменении скорости вращения оси насоса 105 скважность сигнала датчика хода насоса 202 остается неизменной.

[0023] На Фиг. 3 проиллюстрирована функциональная схема фильтра помех 300, обусловленных работой бурового насоса, выполненного с возможностью устранения помех, обусловленных работой бурового насоса, при гидроимпульсной телеметрии в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. Модуль препроцессора 310 выполнен с возможностью приема и преобразования сигнала датчика хода насоса 202 (S) во входной сигнал адаптивного фильтра 302 (x). Модуль адаптивного фильтра 320 выполнен с возможностью формирования опорного сигнала 322 (p) из входного сигнала адаптивного фильтра 302. Модуль сумматора 330 выполнен с возможностью приема сигнала давления 201 (r) от датчика давления 101 и формирования выходного сигнала 336 (e) путем вычитания опорного сигнала 322 (p) из сигнала датчика давления 201 (r). Сигнал давления 201 может быть таким, как подробно описано выше со ссылкой на Фиг. 2. В вариантах реализации в соответствии с данным изобретением, модуль адаптивного фильтра 320 выполнен с возможностью уменьшение функции стоимости посредством использования входного сигнала обратной связи 332. Функция стоимости может быть определена в зависимости от сигнала давления 201 и входного сигнала обратной связи 332. В свою очередь, входной сигнал обратной связи 332 определяют с помощью выходного сигнала 336, корректируемого с помощью коэффициента адаптации μ. В некоторых вариантах реализации входной сигнал обратной связи 332 является таким же как выходной сигнал 336, а коэффициент адаптации μ применяется ко входному сигналу обратной связи 332 в адаптивном фильтре 320. В одном варианте реализации изобретения модуль адаптивного фильтра 320 является фильтром с линейной конечной импульсной характеристикой (КИХ), а функция стоимости является среднеквадратичной ошибкой (СКО) разности сигнала давления 201 и выходного сигнала адаптивного фильтра 322.

[0024] В некоторых вариантах реализации скорость сходимости модуля адаптивного фильтра 320 к требуемому решению является более высокой в случае, когда входной сигнал (x) является случайным сигналом с большой шириной спектра. В вариантах реализации, когда входной сигнал является периодическим, или практически периодическим сигналом, как в случае входного сигнала 302 (x) адаптивного фильтра, уменьшенная ширина спектра может привести к меньшей скорости сходимости модуля адаптивного фильтра 320. Кроме того, при скважности сигнала датчика хода насоса 202 близкой к 50% половина гармоник теряется. Например, в сигнале датчика хода насоса 202 могут отсутствовать четные гармоники, что приводит к смещению выходного сигнала. Соответственно, в некоторых вариантах реализации модуль препроцессора 310 выполнен с возможностью восстановления гармоник опорного сигнала. В случае когда в эти гармоники входит большинство помех, их фильтрация эффективно устраняет большинство помех, обусловленных работой бурового насоса.

[0025] На фиг. 4 проиллюстрирован сигнал датчика хода насоса 202 (S) и входной сигнал 302 (x) адаптивного фильтра в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. На Фиг. 4 осью абсцисс представлено время (в условных единицах), а осью ординат представлена амплитуда сигнала (в условных единицах). На Фиг. 4 сигнал датчика хода насоса 202 содержит передний фронт 412, плоскую вершину 414 и задний фронт 416. Во входном сигнале адаптивного фильтра 302 сохраняют передний фронт 412 и задний фронт 416 от сигнала датчика хода насоса 202, но удаляют плоскую вершину 414. Соответственно, во входном сигнале адаптивного фильтра 302 каждый из прямоугольных импульсов в сигнале датчика хода насоса 202 заменяют импульсами с острыми вершинами. В результате, входной сигнал адаптивного фильтра 302 имеет более широкий частотный спектр, чем сигнал датчика хода насоса 202. Использование входного сигнала адаптивного фильтра 302 в качестве входного сигнала адаптивного фильтра 320 предпочтительно, поскольку эффективность фильтра возрастает по мере увеличения ширины спектра входного сигнала. В некоторых вариантах реализации, более остроконечные характеристики по временной шкале (абсцисса на Фиг. 4) входного сигнала 302 адаптивного фильтра обеспечивают увеличение разрешающей способности по времени, что является желательным для устранения помех, обусловленных работой бурового насоса.

[0026] Со ссылкой на Фиг. 3 и 4, переменные S, x, p, r и e могут быть линейными массивами, индексированными по целочисленному значению 'n', которое указывает временную последовательность. Например, в некоторых вариантах реализации временная последовательность может определяться вертикальными штриховыми линиями на Фиг. 4. В целом, в некоторых вариантах реализации временная последовательность может в точности не совпадать с вершинами, впадинами или какими-либо другими специфическими особенностями сигнала давления 201 или сигнала датчика хода насоса 202. Кроме того, в более широком смысле временная последовательность для индексированных массивов S, x, p, r и e может даже не разделяться на временные интервалы. В некоторых вариантах реализации временная последовательность определяется сигналом тактовой синхронизации в схеме цифровой выборки или в компьютерной системе в контроллере 110 (см. Фиг. 1). Например, в некоторых вариантах реализации схема выборки может работать с частотой примерно 500 Гц или меньше. Как правило, сигнал от акустического преобразователя 102 имеет частоту не более 50 Гц. При наличии помех, обусловленных работой бурового насоса, с частотой менее 100 Гц, фильтр помех, обусловленных работой бурового насоса, 300 может содержать фильтры для подавления входных сигналов r 201 и S 202 за пределами частоты 125 Гц (с использованием соответствующих алгоритмов электронной фильтрации). Кроме того, может применяться фильтр помех, обусловленных работой бурового насоса, 300 с частотой дискретизации 250 Гц для формирования колебательных сигналов, проиллюстрированных на Фиг. 4. Следует отметить, что приведенные выше конкретные диапазоны частот являются лишь иллюстративными, а не ограничивающими для различных вариантов реализации в пределах объема данного изобретения. В связи с этим размер линейных массивов S, x, p, r и e определяется длиной L, настраиваемой в адаптивном фильтре 320. Значение L является целым числом выборок, полученных от датчика давления при использовании схемы выборки, как описано выше.

[0027] Выходной сигнал 322 (p) адаптивного фильтра может быть результатом применения функции фильтрации W, заданной коэффициентами W_n ко входному сигналу 302 (x) адаптивного фильтра, как:

[0028] Выходной сигнал 336 (e) может быть записан как:

[0029] Как описано в данной заявке, критерий СКО включает минимизацию среднего значения квадрата амплитуды ошибки 336 (<e_n²>). Использование данного критерия позволяет с помощью адаптивного фильтра устранять из сигнала компоненты, коррелирующие с датчиками хода насоса. При условии отсутствия корреляции между датчиками хода насоса и передаваемым сигналом избирательно подавляются помехи, обусловленные работой бурового насоса. Для реализации модуля адаптивного фильтра 320 могут использоваться различные способы. В одном варианте реализации используют алгоритм аффинных проекций (АП) 'N' порядка, где N может быть любым целым числом (например, 4), как указано ниже. Процесс адаптации для АП 'N' порядка при условии, что адаптивный фильтр имеет длину L, можно описать следующим образом: Предположим, что вектор пишется заглавными буквами, а скаляр пишется строчными буквами. Обновленное уравнение для фильтра помех, обусловленных работой бурового насоса, W в момент времени n будет иметь следующий вид:

[0030] где

[0031] является матрицей входного сигнала x, в которой каждая строка является смещенным вариантом предыдущей строки.

[0032] и:

[0033] является матрицей выходного сигнала e, в которой каждая строка является смещенным вариантом предыдущей строки. В большинстве случаев сигнал r 201, принятый от датчика давления 101 и содержащий полезные данные от расположенного в стволе скважины 120 акустического преобразователя 102, может быть высоко коррелированным с помехами, обусловленными работой бурового насоса. В таких конфигурациях адаптивный фильтр 320 может иметь увеличенные отклонения и не сходиться в течение приемлемого времени. Кроме того, в некоторых вариантах реализации в случае, когда в сигнале r 201 содержатся полезные данные от акустического преобразователя 102, адаптивный фильтр 320 может эффективно подавлять сигнал в целом, включая полезные данные. Чтобы избежать любой из двух крайностей, в некоторых вариантах реализации для каскада адаптивного фильтра 320 используют схему переключения шага адаптации. В некоторых вариантах реализации в схеме переключения шага адаптации используют коэффициент адаптации μ следующим образом. Коэффициент адаптации μ имеет два конкурирующих фактора, влияющих на сходимость модуля адаптивного фильтра 320:

[0034] 1. Увеличение скорости сходимости: более высокое значение μ приводит к большей скорости сходимости адаптивного фильтра; и

[0035] 2. Увеличение флуктуационного шума (т.е. расстройка). Флуктуационный шум представляет собой шум стационарного состояния, вызванный флуктуацией коэффициентов фильтра W от итерации 'n' к итерации 'n+1' (см. Ур. 3): более высокое значение μ приводит к большей расстройке.

[0036] Из-за конкурирующих факторов 1 и 2 при выборе коэффициента адаптации μ требуется найти некоторый компромисс.

[0037] В некоторых вариантах реализации значение μ ниже 0,5 может предотвратить несходимость модуля адаптивного фильтра 320. Соответственно, некоторые варианты реализации позволяют избежать значений μ выше 0,5. В некоторых вариантах реализации может быть выбрано значение для μ вплоть до 0,2. В схеме переключения шага адаптации начальное значение μ постепенно уменьшают по мере сходимости фильтра и увеличения числа итераций. Сходимость может быть проверена путем проверки скорости изменения коэффициентов адаптивного фильтра (|W_n-W_n+1|, см. Ур. 3). В некоторых вариантах реализации итерации, описанные в Ур. 3 могут быть завершены в строго определенное время ('n_завер') после инициализации. Например, в некоторых вариантах реализации могут быть применены восемь (8) этапов переключения шага адаптации, причем на каждом этапе значение μ может быть уменьшено на некоторый коэффициент, например 0,55. Этапы могут выполняться через фиксированные интервалы времени (заданное число выборок). После достижения сходимости при конечном значении μ данное значение остается до следующего возврата системы в исходное состояние. Данный возврат в исходное состояние может быть инициирован, например, путем вычисления частоты датчиков хода насоса и ее сравнения с некоторым нижним порогом. В некоторых вариантах реализации, возврат в исходное состояние может быть инициирован изменением частоты насоса, фазы насоса или даже добавлением или удалением дополнительного насоса из буровой системы. В частности, нижнее пороговое значение может быть, например, двенадцать (12) Гц. Таким образом, когда частота датчика хода насоса падает ниже 12 Гц, срабатывает возврат системы в исходное состояние.

[0038] В некоторых вариантах реализации x 302 может содержать длинные строки одинаковых или аналогичных значений. Например, x 302 может содержать длинные строки нулей. Это может привести к тому, что матрица A_n (см. Ур. 4) становится сингулярной, а матрица (A_n⋅A^T) не может быть обратимой, как в Ур. 3. Для предотвращения такого сценария некоторые варианты реализации включают прореживание ошибок. Таким образом, вместо взятия последних N ошибок рассматривают произвольную последовательность непоследовательных N предыдущих ошибок. Например, предположим, что вместо взятия ошибок (e_n, e_n-1 e_n-2, e_n-3) мы берем последовательность (e_n-k0 e_n-k1 e_n-k2, e_n-k3). Последовательность {k_o, k₁, k₂, k₃} может быть любой последовательностью целых чисел, например {0, 5, 11, 23}.Данная последовательность теперь может использоваться для обновления адаптивного фильтра W (см. Ур. 3).

[0039] На Фиг. 5, снова со ссылкой на Фиг. 1, проиллюстрирована функциональная схема каскадно включенных фильтров 500 a, b помех, обусловленных работой бурового насоса, используемых для устранения двух помех, обусловленных работой бурового насоса, при гидроимпульсной телеметрии в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. В большинстве случаев для нагнетания бурового раствора 125 через бурильную колонну 133 используется более одного насоса 105. Соответственно, каждый насос 105 может иметь разную скорость хода. Варианты реализации в соответствии с данным изобретением могут быть выполнены с возможностью устранения комбинированных помех нескольких насосов с использованием каскадного расположения фильтров 500а и 500b, как проиллюстрировано на Фиг. 5.

[0040] Без потери общего смысла, на Фиг. 5 проиллюстрированы два включенных каскадно фильтра помех 500а и 500b для устранения помех от двух насосов (ниже совместно именуются фильтрами 500). Следует отметить, что помехи от произвольного числа K насосов могут быть устранены путем каскадного включения равного числа K фильтров помех 500. Каждый из насосов может содержать датчик хода насоса, выполненный с возможностью формирования сигнала (S1) 202а датчика хода насоса для первого насоса, и сигнал (S2) 202b датчика хода насоса для второго насоса. Фильтр 500а помех, обусловленных работой бурового насоса, содержит модуль препроцессора 510a, модуль адаптивного фильтра 520a и модуль сумматора 530a. Соответственно, фильтр 500a помех, обусловленных работой бурового насоса, выполнен с возможностью обработки входного сигнала (x1) адаптивного фильтра 502a, опорного сигнала (p1) 522a и сигнала давления (r1) 201 для формирования выходного сигнала (e1) 536a и входного сигнала обратной связи 532a. В некоторых вариантах реализации входной сигнал обратной связи 532a является выходным сигналом (e1) 536a, а коэффициент адаптации μ_a применяется к сигналу обратной связи 532a в адаптивном фильтре 520a. Фильтр 500b помех, обусловленных работой бурового насоса, содержит модуль препроцессора 510b, модуль адаптивного фильтра 520b и модуль сумматора 530b. Соответственно, фильтр 500b помех, обусловленных работой бурового насоса, выполнен с возможностью обработки входного сигнала (x2) адаптивного фильтра 502b, выходного сигнала фильтра (p2) 522b и выходного сигнала (e1) 536a для формирования выходного сигнала (e2) 536b и входного сигнала обратной связи 532b. В некоторых вариантах реализации входной сигнал обратной связи 532b является выходным сигналом (e2) 536b, а коэффициент адаптации μ_b применяется к сигналу обратной связи 532b в адаптивном фильтре 520b. Модули препроцессора 510a,b; модули адаптивного фильтра 520a,b; и модули сумматора 530a,b более подробно описаны выше со ссылкой на подобные компоненты (см. Фиг. 3), поэтому их подробное описание не будет приводиться. Как правило, коэффициенты адаптации μ_b и μ_b не являются одинаковыми. В некоторых вариантах реализации коэффициенты адаптации μ_a и μ_b может быть похожими или примерно одинаковыми.

[0041] Фиг. 6 проиллюстрирована компьютерная система 600, выполненная с возможностью фильтрации помех, обусловленных работой бурового насоса, при гидроимпульсной телеметрии в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. В соответствии с одним аспектом данного изобретения компьютерная система 600 может входить в состав буровой системы (например, контроллера 110 в буровой системе 100, см. Фиг. 1). Компьютерная система 600 содержит схему процессора 602, соединенную с шиной 608. Шина 608 может также соединять другие схемы в компьютерном устройстве 600, такие как схема памяти 604, запоминающее устройство для данных 606, модуль ввода/вывода (I/O) 610, модуль связи 612 и периферийные устройства 614 и 616. В некоторых аспектах изобретения компьютерная система 600 может быть реализована с использованием аппаратных средств или комбинации программного обеспечения и аппаратных средств, либо на выделенном сервере или интегрирована в другой объект или распределена между несколькими объектами.

[0042] Компьютерная система 600 содержит шину 608 или другой механизм связи для передачи информации и схему процессора 602, соединенную с шиной 608 для обработки данных. К примеру, компьютерная система 600 может быть реализована с помощью одной или более схем процессора 602. Схема процессора 602 может быть выполнена в виде микропроцессора общего назначения, микроконтроллера, процессора обработки цифровых сигналов (ПОЦС), специализированной интегральной схемы (СБИС), программируемой пользователем вентильной матрицы (ППВМ), программируемого логического устройства (ПЛУ), контроллера, машины состояний, стробируемой логики, дискретных аппаратных компонентов или любого другого подходящего объекта, выполненного с возможностью вычислений или другой обработки данных.

[0043] Наряду с аппаратным обеспечением компьютерная система 600 содержит код, который создает условия выполнения указанной компьютерной программы, например, код, на котором основано микропрограммное обеспечение процессора, стек протоколов, система управления базами данных, операционная система или сочетание одного или более из них, хранящиеся в схеме памяти 604, такой как оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), флэш-память, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ), электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (ЭСППЗУ), регистры, жесткий диск, съемный диск, компакт-диск, DVD-диск или любое другое подходящее запоминающее устройство, соединенное с шиной 608, для хранения информации и команд, которые должны выполняться процессором 602. Схема процессора 602 и схема памяти 604 могут быть дополнены специализированной логической схемой или включены в ее комплектацию.

[0044] Команды могут быть сохранены в схеме памяти 604 и реализованы в одном или более компьютерных программных продуктах, т. е., одном или более модулей команд компьютерной программы, закодированных на компьютерном машиночитаемом носителе для выполнения, или для управления работой компьютерной системы 600, и в соответствии с лю